Муравьев В.В., Липкович Э.Б. Спутниковые и радиорелейные системы передачи

Подождите немного. Документ загружается.

Рис5.3

НаибольшееприменениедляоснащенияПРСнашли гетеродинные ретрансля

торы.Схематакогоретранслятораполучаетсянарис.5.3присоединенииточекби

б´.Сигналвнемретранслируетсяпопромежуточнойчастоте.Благодаряотсутствию

модема в ретрансляторе сводятся к минимуму искажения сигнала ОП, вносимые

оборудованиемПРС.Вгетеродинномретрансляторенелинейныеискажениясигнала

ОПобусловленыглавнымобразомнеравномерностьючастотныххарактеристикли

нейных цепей приемопередатчика (эти характеристики корректируются обычно в

трактеПЧ)иантеннофидерноготракта.ПринимаемыйсигналобрабатываетсявПм

исвыходаПЧ(точкаб)подаетсянавыходПЧпередатчикадляпреобразованиячас

тотыипередачисигналаСВЧвнаправленииследующейстанции.

Отличительнойособенностьюгетеродинногоретранслятораявляетсяналичиев

нем двух преобразователей частоты с двумя различными по частоте источниками

высокостабильныхколебаний,гетеродинами.ЧастотыгетеродиновприемникаГтПм

ипередатчикаГтПдразличаютсятакже,какичастотыприемаf

Пм

ипередатчикаf

Пд

.

Разницамеждуними|f

Пд

f

Пм

|определяетсяпланомчастотиодинаковадлявсехра

диостволоводнойРСП.

Вгетеродинныхретрансляторахиспользуютсядваметодастабильностичастот

ГтПмиГтПд.Первыйметодхарактеризуетсятем,чтогетеродиныимеютнезависи

мыесистемыстабилизациичастоты(раздельныегетеродинынаприемеипередаче).

При этом уход частоты ретранслируемого сигнала определяется нестабильностью

двухгетеродинов,чтонакладываетповышенныетребованиянастепеньстабилиза

ции частоты каждого из них. Второй метод отличается тем, что стабилизируется

толькоразностнаячастота|f

Пд

f

Пм

|,называемаячастотойсдвига,котораязначитель

нонижечастотыгетеродина.Например,вРРСПдиапазонов4,6и8ГГцонасостав

ляет266МГц.

При выполнении тех же технических требований на стабильность частоты

ретранслируемогосигналареализациявторогометодаболеепроставсхемотехнике,

обладаетменьшимэнергопотреблением.Однакотакойметоднеможетбытьисполь

зованнаОРСиУРС,гделучшеподходитпервыйметодстабилизации.

ТретьимтипомПРСявляетсяретрансляторпрямогоусиления(егосхемаполу

чаетсянарис.5.3присоединенииточеквив´).Сигналусиливаетсяиобрабатывает

ся непосредственно по высокой частоте.Необходимымэлементомтакогоретранс

лятораявляетсяпреобразовательчастоты(смесительсдвига–СмСдв),спомощью

которогочастотаприемаf

Пм

«сдвигается»натребуемоезначение|f

Пд

f

Пм

|.Этодела

етсядляпредотвращениясамовозбуждениятрактаусиленияретранслируемогосиг

нала, котороеможетпроизойти,  если излучаемыйполиниисигналсчастотойf

Пд

попадаетнавходприемникаданнойПРС.

Принимаемыйсигналчастотыf

Пм

усиливаетсявУСВЧПм,здесьжеосуществ

ляетсяАРУикорректируютсяхарактеристикитрактаСВЧ.Затемсигналпоступает

наСмСдв,навходекотороговПФвыделяетсясигналсчастотойf

Пд

,азатемуровень

сигналадоводитсядотребуемогозначениявУСВЧПд.

Ретрансляторы прямого усиления применяются в некоторых типах бортовых

ретрансляторовССП.

5.3Основныепоказателиприемопередающейаппаратуры

ДляприемниковРСПосновнымипоказателямиявляются:

а) Чувствительность характеризуетспособность приемника принимать слабые

сигналы.ОнаобычнооцениваетсянаименьшимзначениемЭДСилимощностьюра

диосигналавантенне,прикоторойвозможенустойчивыйприемснормальнымвос

произведениемсигналабезнедопустимогоискаженияегопомехами.

Чувствительность приемников в зависимости от их назначений может коле

батьсявширокихпределах. Так,чувствительностьрадиовещательныхприемников

находитсявпределах50…300мкВвзависимостиотклассакачества.Чувствитель

ность радиолокационныхприемников имеет значения порядка 10

12

…10

15

Вт. Для

приемниковсферритовойантеннойиспользуетсяпонятиечувствительностипона

пряженностиполя.Онаимеетзначениеот0,3до5мВт/м.

Высокая чувствительность может быть практически реализована лишь в том

случае,еслиуровеньвнешнихпомехилисобственныхшумовнавыходеприемника

внесколькоразнижеуровнясигнала.Поэтомуприемникиразныхвидовнеобходи

мохарактеризоватьнетолькоихчувствительностью,ноитакназываемойреальной

чувствительностью,подкоторойпонимаетсяминимальноеЭДСвантенне,прико

торойобеспечиваетсянетольконормальнаямощностьнавыходе,нополучаетсяоп

ределенноепревышениеуровнясигналанадуровнемвнешнихпомехилисобствен

ныхшумов.

б)Избирательностью(селективностью)радиоприемногоустройстваназывается

выделять из различных сигналов, отличающихся по частоте, сигнал принимаемой

станции.Всоответствиисэтимизбирательностьприемникаоцениваетсякакотно

сительноеослаблениесигналовпостороннихрадиостанций,работающихнаразлич

ныхволнах,поотношениюксигналампринимаемогопередатчика,наволнукоторо

гоэтотприемникнастроен.Избирательностьосуществляетсяглавнымобразомвхо

дящимивсоставприемникиколебательнымиконтурамиифильтрами.

Понятие избирательности поясняет рис.5.4, на котором показанспектр частот

трехрадиостанций,изкоторыхдвекрайниемырассматриваемкакпомехи.Изрис.

5.4видно,чтоеслифильтрыприемникаобладаютпрямоугольнойчастотнойхарак

теристикой,соседние(мешающие)радиостанциинесоздадутнаеговыходеникако

госигнала(рис.5.4,б).Еслижечастотнаяхарактеристикафильтрадалекаотидеаль

ной, то не его выходе кроме полезного сигнала будет прослушиваться помеха

(рис.5.5,в).

вх

п1

п2

вх

п1

п2

вх

п1

п2

Рис5.4

Естественно, что наибольшие трудности представляет ослабление помех от

ближайших по частоте посторонних сигналов, т.е. сигналов соседнего частотного

канала.Поэтомудляоценкикачестваприемникавсегдаопределяетсяегоселектив

ностьвотношениипомехсоседнегоканала.

Впервомприближенииколичественнуюоценкуизбирательностиможнопроиз

водитьпорезонанснойхарактеристикеприемника,изображающейзависимостько

эффициента усиленияотчастотыколебанийвантенне.Благодаряприменениюко

лебательныхконтуровифильтроврезонанснаяхарактеристикапринастройкепри

емника на какуюлибо частоту сигнала имеет вид, подобный рис.5.5. избиратель

ностьвотношениипомехиначастотеf

с

определяетсявэтомслучаекакSe= K

,

гдеК

0

–коэффициентусиленияначастотенастройки;K

n

–коэффициентусиления

начастотеf

.

Селективностьудобнотакжеопределятьвдецибелах:

ПдБдБдБ

KKSeSe - = =

0

lg20 .

2 f

п2

f

Рис5.5

в) Так как передаваемое сообщение имеет определенную полосу частот, то

оченьважнопринятьсигналсовсемибоковымичастотами,т.е.приемопределенной

полосычастот.Приэтомнеобходимо,чтобысоотношениемеждуамплитудамисо

ставляющихспектра сигнала оставалисьбез изменений.Последнее можнообеспе

чить лишь при постоянной чувствительности приемника в определенной полосе

частот. Поэтому понятно, что идеальная амплитудная частотная характеристика

(АЧХ)приемникадолжнабытьпрямоугольной.Притакойформеприемникаодина

ковопринимаетспектрбоковыхчастотполезногосигнала,т.е.полосапропускания

такогоустройстваоднозначноопределяетсякак2Δf.Одновременноприемникста

койАЧХобладалбыидеальнойизбирательностью,посколькунепропускалбысиг

наловмешающихстанцийипомех,частотыкоторыхотличаютсянаΔf.

Частотная характеристикареальногоприемникаотличаетсяотпрямоугольной.

Полосойпропусканиявданномслучаеназываютобластьчастот,впределахкоторой

ослабление спектра принимаемых колебаний не превышает заданного значения.

Считается, что искажения будутнезаметнынаслух, если неравномерность АЧХ в

пределахполосыпропусканиянепревышает3дБ.Этосоответствуетуровню 21 =

0,707.именнонаэтомуровнеотсчитываетсяполосапропускания.Частотныесвой

стваконтурамогутбытьзаданыегодобротностьюQ=f

/(2Δf).

Качествовоспроизведениепринятогосигналазависитотразличногородаиска

женийсигналавотдельныхкаскадахприемника.Кэтимискажениямотносятсячас

тотные,фазовыеинелинейные.Накачествопринятогосигналабудутвлиятьтакже

различногородапомехи:атмосферные,промышленные,помехиотсоседнихпочас

тотепередатчиковисобственныешумыприемника.

г)Особенноважнымпараметромрадиоприемныхустройстввсовременныхус

ловияхсложнойпомеховойобстановкиявляетсявеличинадинамическогодиапазо

на. Основой для определения динамического диапазона является амплитудная ха

рактеристика АХ приемника, которая устанавливает зависимость амплитуды вы

ходногосигналаотамплитудывходногосигнала:

( )

вхвых

UfU = или

( )

вхвых

PfP = .

Прималыхамплитудах входногосигнала АХ практически линейна. Нелиней

ность АХ при больших сигналахпорождается нелинейностью ВАХ активных эле

ментов (АЭ). Параметра АХ определяют входной d

1

и выходной d

2

динамические

диапазоны приемника, которые характеризуют приделы изменения мощности (на

пряжения)сигналовсоответственнонавходеивыходеУРС:

( ) ( )

min1max1min1max11

lg20lg10

mcmccc

UUPPd = = ; (5.1)

( ) ( )

min2max2min2max22

lg20lg10

mcmccc

UUPPd = = .

МощностьP

c1

сигналовнавходеприемникаможетизменятьсявширокихпре

делахd

1

≈(40…100)дБ.ВеличинаP

c1min

ограниченапредельнойчувствительностью,

авеличинаP

c1max

–допустимыминелинейнымиискажениями.Длянормальнойрабо

тыоконечныхустройствприемниканеобходимо,чтобывеличинаd

2

былаограниче

на(d

2

≤10дБ).Согласованиединамическихдиапазоновd

1

иd

2

обеспечиваетсяспо

мощьюсистемавтоматическойрегулировкиусиления(АРУ).

При действии на приемник мощных помех необходимо учитывать нелиней

ность амплитудной характеристики, которая обусловливает появление эффектов

блокирования,интермодуляциииперекрестныхискаженийидр.

Передающие устройстваРСП характеризуютсяследующими основнымипока

зателями: диапазон частот, мощность, коэффициент полезного действия, стабиль

ностьчастоты,уровеньпобочныхизлучений.

а)ДлямногоканальныхРСПвсоответствиисрекомендациямимеждународного

союзаэлектросвязивыделяютсявполнеопределенныедиапазонычастот.Например,

4;6;8ГГц.

ВмногоствольныхРСПкаждыйпередатчикработаетнасвоейчастотевпреде

лахвыделенногодиапазоначастот.

б) Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность

высокочастотных колебаний, поступающих в антенну при отсутствии модуляции

принепрерывномизлучении.Однакоэтойхарактеристикинедостаточнодляоценки

мощностирадиопередатчика.Деловтом,чтовтехникерадиосвязичастоприходит

сяиметьделоссигналами,напряжениекоторыхизменяетсявоченьширокихпре

делахивсравнительнокороткиепромежуткивремениможетприниматьзначенияв

несколькоразпревышающийсреднийуровень.

В соответствии с изложенным мощность передатчика, помимо цифры макси

мальной мощности, при непрерывной работе характеризуют значениями пиковой

мощности, которая может быть обеспечена в течение ограниченных промежутков

времени.Например,еслисредняямощностьпередатчикапринепрерывнойработе

100Вт,тоонаможетдоходитьдо200Вт,еслидлительностьимпульсовнепревы

шаетинтервалмеждуними.

в) Важнейшими показателями радиопередатчикаявляются стабильность излу

чаемойимчастотыиуровеньпобочныхизлучений.Деловтом,чтоеслистрогосо

блюдается присвоенная данному передатчику частота сигнала, то настроенный на

эту частоту приемник начинает принимать передаваемые сигналы тотчас после

включения, нетребуяподстроек; этоспособствует удобствуэксплуатациии высо

койнадежностирадиосвязи,атакжеоблегчаетавтоматизациюоборудования.Кроме

того,частотныедиапазоны,используемыедлярадиосвязиивещания,переуплотне

ны сигналамиодновременно работающих радиостанций, поэтомуесли частота пе

редатчикаотличаетсяотразрешенногозначения,тоонаможетприблизитьсякчас

тотедругогопередатчика,чтовызоветпомехиприемуегосигналов.

По существующим международным нормам относительная нестабильность

должнабыть∆f/f

0

<10

5

.

Побочнымиизлучениямирадиопередатчиканазываютсяизлученияначастотах,

расположенных за пределами полосы, которую занимает передаваемый радиосиг

нал.Кпобочнымизлучениямотносятсягармоническиеизлученияпередатчика,па

разитныеизлученияивредныепродуктывзаимноймодуляции.

Гармоническимиизлучениями(гармониками)передатчиканазываютсяизлуче

нияначастотах,вцелоечислоразпревышающихчастотупередаваемогорадиосиг

нала.

Паразитными излучениями называются возникающие иногда в передатчиках

колебания,частотыкоторыхникакнесвязанысчастотойрадиосигналаилисчасто

тамивспомогательныхколебаний, используемых впроцессесинтезачастот,моду

ляцииидругихпроцессовобработкисигнала.

Известно,чтопридействиивнелинейнойцепи,напримердвухЭДСсчастота

миf

1

иf

,спектртокасодержит,помимосоставляющихсэтимичастотамииихгар

моник,такжесоставляющиесчастотамивидаmf

1

±nf

2

,гдеmиn—целыечисла.

Этоявление и лежитвоснове взаимной модуляции; оно обусловлено наличием в

передатчикеэлементов,обладающихнелинейнымихарактеристиками,главнымоб

разомтранзисторов.

Интенсивность побочных излучений характеризуется мощностью соответст

вующих колебаний в антенне передатчика. Например, по действующим междуна

роднымнормамрадиопередатчикиРСПдолжныиметьмощностьпобочныхизлуче

нийна40…50дБнижемощностиосновногоизлучения.

5.4Оконечнаяаппаратурааналоговогоствола

Телефонныйствол.Рассмотримподробноструктурнуюсхемуоконечнойаппа

ратуры телефонного ствола ОАТФ системы передачи (рис.5.6) . Эта аппаратура

включаетмодулятор,демодуляториаппаратуруосновнойполосы.

Навходыпередающейчастиаппаратурыосновнойполосыпоступаютследую

щие сигналы: сигнал линейного тракта (многоканальная телефония) на коаксиаль

ный входТФ; сигнал дополнительной полосы частот (например,полоса 60 ... 252

кГц)насимметричныйвход;вспомогательныесигналы—служебныхканаловСК,

телесигнализацииителеуправленияТС,системыАРзС.

Сигнал линейного тракта после прохождения через установочныйаттенюатор

Атт 1, ФНЧ и усилитель основной полосы УОП 1 подается на предыскажающий

контурПсК,вкоторомсоставляющиеспектраэтогосигналаизменяютсявсоответ

ствиисАЧХ,рекомендованнойМККР(рис.5.7).

Затем предыскаженный сигнал линейноготрактаобъединяется на вилке фильтров

ДК280(средняячастотапереходнойполосыфильтровравна280кГц)совспомога

тельнымиидополнительнымисигналами,всигналосновнойполосывводитсяколе

баниеотгенераторапилотсигналаГПС.Результирующийсигналосновнойполосы

усиливаетсявУОП,фильтруетсявФНЧиподаетсяначастотныймодуляторЧМд,

навыходекоторогообразуетсяколебаниепромежуточнойчастоты.СигналПЧпо

ступаетдалеенавходпередающейчастиАРзС.

НавходприемнойчастиОАТФпоступаетсигналПЧотАРзС.Этотсигналде

модулируетсявчастотномдемодулятореЧДм,исигналОПподаетсянаУОП.Затем

онразделяетсянасоставляющиеспомощьювилокфильтровДК280иДК55(раз

деление дополнительных и вспомогательных сигналов).

а)

б)

Рис5.6

Сигнал многоканальной телефонии подается на восстанавливающий контур

ВсК, АЧХ которого описывается функцией обратной предыскажающему контуру.

Такимобразом,результирующаяАЧХтрактамодемастановитсяравномернойвос

новнойполосечастот.

Телевизионный ствол. Наиболее распространенный способ передачи сигналов

вещательноготелевидения(сигнализображенияисигналзвуковогосопровождения,

атакжесигналызвуковоговещания)счастотнымразделениемсигналов.Приэтом

сигнал звукового сопровождения,а также сигналы звукового вещанияпередаются

методом ЧМ на поднесущих частотах, располагаемых выше спектра сигнала изо

бражения.Сигналосновнойполосычастот,состоящийизуказанныхсигналов,мо

дулируетпочастотенесущееколебание,передаваемоевРСП.

Рис5.7

Нарис.5.8показанчастотныйспектрсигналаосновнойполосывРРСПКУРС:

1–спектрполногоцветовогоТВсигнала;2,3–спектрысигналазвуковогосопро

вожденияизвуковоговещаниянаподнесущих частотах.

На приемной стороне ЧМ колебание демодулируется для выделения сигнала

изображенияивторичнодемодулируетсядлявыделениясигналовзвуковоговеща

нияизвуковогосопровождения.

СтруктурнаясхемаОАтелевизионногоствола(рис.5.9)аналогичнаОАТФ.

ПолныйцветовойТВсигналссоединительнойлинии,например,отисточника

программы,поступаетнапередающуючастьОАТВПдиподвергаетсяследующей

обработке:спектрсигналаизменяетсяв ПсК,фильтруется вФНЧ

1

сполосой про

пускания6МГц.Трактпередачикорректируетсявкорректорегрупповоговремена

запаздыванияКГВЗ.Характеристикапредыскаженийдлясигналаизображенияпри

веденанарис.5.7.

Введение частотных предыскажении ТВ сигнала обусловлено следующими

причинами.ПолныйТВсигналхарактеризуетсябольшимиизменениямивовремени

постояннойсоставляющей (зависитотяркости изображения),т.е. он несимметри

чен.Внемприсутствуюттакженесимметричныесинхронизирующиесигналы,ком

поненты которых лежат в низкочастотной части спектра. Применение частотных

предыскаженийсхарактеристикой,показаннойнарис.5.7(сплошнаялиния),приво

дитксущественномуослаблениюНЧспектральныхкомпонентиксимметрииТВ

сигнала. Это значительно уменьшает нелинейные искажения полного ТВ сигнала

(дифференциальноеусилениеидифференциальнаяфаза),зависящиеотуровняэтих

НЧсоставляющих.

f,МГц 6,0

7,0

7,36

Рис5.8

Вотличиеот оконечнойаппаратуры телефонного ствола применение предыс

каженийнеприводит креальномуулучшениюотношениясигналакфлуктуацион

номушумув канале изображения, так как помехи, обусловленные НЧ составляю

щимишума,вносимымилиниейпередачи,лучшезаметнынаэкранетелевизора,чем

помехи,обусловленныеВЧсоставляющимишума.

Сигналызвуковогосопровождениятелевиденияирадиовещанияпоступаютна

соответствующие входы(обычно1 …4), усиливаютсяв УНЧ иподводятся кчас

тотным модуляторамподнесущих звука.Номинальные частотыподнесущих звука

располагаютсявышеспектрасигналаизображения(начастотах7…9МГц).Сигна

лыподнесущихскладываютсявустройствесложенияСлП,подвергаютсяусилению

ифильтрации.Сигнал

Рис5.9

ОПобразуетсяизсигналаизображения,ЧМсигналовподнесущихзвуковогосопро

вожденияипилотсигнала.Частотапилотсигналавыбираетсяобычноравной9,023

МГц.СигналОПусиливаетсявУОП,фильтруетсявФНЧиподаетсянаЧМд.

ВприемнойчастиОАТВПмосуществляютсяобратныепреобразованиясигна

лаПЧвсигналОП,азатемпроизводитсянеобходимоеразделениесигналов.

Каквидноизрис.5.6и5.9,основнымиэлементамиоконечнойаппаратурыяв

ляются:частотныедемодуляторыиусилителиосновнойполосы.

5.5Основныеэлементыоконечнойаппаратурыаналоговогоствола

5.5.1Частотныемодуляторы